Robótica - ETEP

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APOSTILA DE 
 
 
ROBÓTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor Julio Rojas 
A Mecatrônica no contexto da Automação 
 
A mecatrônica é uma das áreas recentes da engenharia – foi criada ao 
longo da vida profissional de uma geração de engenheiros que ainda 
está ativa –, é interdisciplinar por natureza e adquiriu vida própria à 
medida que a automação industrial começou a ser difundida como uma 
solução para o aumento de produtividade. Integrando conhecimentos de 
diversas áreas tradicionais, como mecânica e eletricidade, e associando-
se à computação, ela prima por ser rica em aspectos tecnológicos 
inovadores. A palavra “mecatrônica” surgiu originalmente no Japão e foi, 
aos poucos, encontrando seu espaço mundo afora, abrigando-se no 
programa curricular de muitas universidades. Ao engenheiro eletricista, 
especialmente ao eletrônico, com visão voltada para a placa de circuito 
impresso, que recebe sinais de sensores e comanda atuadores, associa-
se o mecânico quando é necessário o conhecimento do movimento de 
corpos no espaço e da resistência estrutural do sistema, sua flexibilidade 
e as conseqüentes vibrações. A linguagem comum entre esses 
componentes é campo do engenheiro de computação e, finalmente, o 
resultado de toda essa soma é a vida moderna, em que todos esses 
novos dispositivos opto-eletro-mecânicos já estão incorporados ao dia-a-
dia e não nos preocupamos se eles são produzidos com componentes 
oriundos dos mais diversos países e montados em uma indústria quase 
totalmente automatizada. 
A mecatrônica pode, portanto, ser compreendida como uma filosofia 
relacionada à aplicação combinada de conhecimentos de áreas tradicionais, 
como a engenharia mecânica, a eletrônica, controle e a computação, de forma 
integrada e concorrente. 
A economia mundial foi marcada no século XVIII pela invenção da máquina a 
vapor; no fim do século XX, os propulsores da nova revolução do 
desenvolvimento foram – e continuam a sê-lo – a tecnologia (representada 
pela informática e pelo aperfeiçoamento dos transportes e das comunicações) 
e a globalização (Rosário, 2005). 
Provavelmente os dias atuais entrarão para a História como o período da 
“moderna Revolução Industrial”, numa analogia com o período inicial da 
industrialização, no século, XVIII, quando o homem passou a controlar os 
sistemas de potência. Na moderna Revolução Industrial, que veio após a 
Segunda Guerra Mundial, o homem conseguiu o controle sobre os sistemas de 
informação. 
O termo mecatrônica foi utilizado pela primeira vez no Japão, no final da 
década de 70, como resultado da combinação bem-sucedida de mecânica, 
eletrônica e processamento digital em produtos de consumo. Essa integração 
de conceitos pode gerar uma gama muito ampla de aplicações, portanto o 
termo mecatrônica pode ser interpretado de diferentes formas dependendo da 
aplicação em questão. 
 
 
Sistema biológico versus sistema mecatrônico 
Do aspecto funcional, os sistemas de automação industrial podem ser divididos 
de acordo com os vários níveis de uma organização, os quais executam 
funções específicas no processo produtivo e, por conseguinte, estão 
associados a diferentes elementos. Os níveis também apresentam diferentes 
requisitos tecnológicos. 
Os sistemas automatizados, dependendo da necessidade das aplicações, 
podem formar um sistema de controle completo e complexo. Na figura abaixo, 
para uma fácil interpretação dos diversos níveis e elementos, podemos 
comparar o sistema técnico com o sistema biológico, ou seja, o corpo humano. 
 
A tabela seguinte sintetiza essa interpretação: 
 
Temos então várias áreas de aplicação da mecatrônica: 
 
 
 
A figura a seguir representa de forma genérica um sistema mecatrônico. Os 
sensores permitem obter do mundo físico informações que são processadas 
digitalmente, resultando em ações de controle. O sistema de controle age 
sobre o sistema físico por meio de atuadores, o que acarreta o conceito de 
sistema realimentado (feedback). Essa estrutura pode representar sistemas 
com diversos níveis de complexidade. 
 
 
 
 
 
 
Automação 
 
Automação é uma tecnologia que faz uso de sistemas mecânicos, elétricos, 
eletrônicos e de computação para efetuar controle de processos produtivos. 
Podemos observar a semelhança desta definição com a definição da palavra 
mecatrônica, nos permitindo dizer que as duas coisas são uma só. Alguns 
exemplos de processos de automação nas indústrias são: 
 
• linhas de montagem automotiva 
• integração de motores – linha “transfer” 
• maquinas operatrizes do tipo CNC 
• robôs 
 
Pode-se identificar três formas distintas de automação industrial: 
 
• automação fixa 
• automação flexível 
• automação programável 
 
a) Automação fixa 
 
Na automação fixa as máquinas são específicas para o produto a ser 
produzido. Elas produzem grande quantidade um único produto, ou produtos 
com pequenas variações entre eles. O volume de produção é elevado, e o 
custo da máquina é elevado, pois é projetada para um produto especifico. Por 
outro lado, como o volume de produção é alto, o custo do produto em geral é 
baixo. 
Tais máquinas são encontradas em linhas transfer de motores, produção de 
lâmpadas, fabricação de papel e de garrafas. Neste tipo de automação, deve-
se ter cuidado com o preço final do produto, pois, como o investimento de 
aquisição da máquina é alto, a amortização só acontece com vendas elevadas. 
Além disso, se o produto sair do mercado por obsolescência, perde-se o 
investimento. 
 
b) – Automação flexível 
 
Na automação flexível o volume de produção é médio e geralmente a máquina 
pode ser programada para produzir um outro produto, ainda que semelhante. 
Esta automação possui características da automação fixa e da programável. A 
máquina deve ser adaptável a um número grande de produtos similares, e, 
neste sentido, ela é mais flexível que a automação fixa. 
A automação flexível é empregada, por exemplo, numa linha de montagem 
automotiva. 
 
c) – Automação programável 
 
Na automação programável o volume de produção é baixo, mas a variedade de 
produtos diferentes é alta. Ela é adaptável por meio de programação. Os 
principais exemplos de automação programável são as máquinas CNC e os 
robôs industriais. 
A Figura a seguir ilustra a relação entre o volume de produção e a diversidade 
de produtos para os processos de automação descritos. De todos os processos 
de automação, a robótica mais se aproxima da automação programável. 
Portanto, os volumes de produção de um robô industrial não são grandes, mas 
ele é extremamente adaptável a produtos diferentes. 
Embora robôs industriais sejam produzidos em diversas configurações, 
algumas delas se assemelham, até certo ponto, a características humanas 
(antropomórficas), e, portanto, são propícias para substituir operações 
realizadas por humanos. Os robôs são totalmente programáveis, possuem 
braços moveis, e são empregados em várias atividades, entre as quais 
destacam-se: 
• carregamento e descarregamento de máquinas 
• soldagem a ponto ou outra forma 
• pintura ou jateamento 
• processo de conformação ou usinagem 
 
Embora haja uma tendência de dotar os robôs industriais de mais habilidade 
humana, ainda assim eles não possuem forma humana. 
 
 
 
E a mecatrônica no Brasil? 
 
No Brasil, os primeiros cursos de graduação em mecatrônica, que surgiram no 
final da década de 80, e receberam do MEC a denominação de curso de 
engenharia de controle e automação, foram implementados em diversas 
universidades, faculdades de tecnologia e cursos técnicos. 
As atividades de um engenheiro de controle e automação incluem: 1) A análise 
dos processos, e 2) O projeto e o dimensionamento, a configuração, a 
avaliação, a segurança e a manutenção dos sistemas de controlee automação, 
bem como dos sistemas produtivos e das informações. 
Tal profissional atuará na interface entre o sistema produtivo e o sistema 
gerencial de empresas.A formação multidisciplinar nas áreas de mecânica, 
eletrônica, instrumentação industrial, informática, controle e gestão da 
produção permite ao profissional elaborar estudos e projetos, bem como 
participar da direção e da fiscalização de atividades relacionadas com o 
controle de processos e a automação de sistemas industriais. 
Como já foi dito, a característica predominante do engenheiro de controle e 
automação é sua formação generalista, o que requer um esforço notável tanto 
do corpo docente quanto do discente, mas que acabará em suprir uma lacuna 
que de fato existe no mercado, possibilitando uma realização profissional 
bastante interessante. 
 
Pequeno Histórico da Robótica 
 
Uma das maiores fantasias do home é a construção de uma máquina com 
inteligência artificial, capaz de agir e pensar como ele. No entanto, esse desejo 
esconde a vontade que há em seu subconsciente de possuir um “escravo 
metálico” que satisfaça todas as suas vontades. E esse sonho humano está 
perto de se tornar realidade com o espantoso avanço da tecnologia. 
A palavra “robô” origina-se da palavra tcheca robotnik, que significa “servo”. O 
termo foi utilizado inicialmente por Karel Capek em 1923, época em que a idéia 
de um “homem mecânico” parecia pertencer a alguma obra de ficção. Não é só 
do homem moderno o desejo de construir robôs: alguns fatos históricos nos 
mostram que a idéia não é nova (por exemplo, são muitas as referências sobre 
a construção do homem mecânico por relojoeiros, que os exibiam em feiras). 
Também há relatos acerca de algumas animações mecânicas realizadas por 
Leonardo da Vinci, tais como um leão animado, e seus esforços para fazer 
máquinas que reproduzissem o vôo das aves. Porém, esses dispositivos eram 
muito limitados, pois não podiam realizar mais do que uma tarefa, ou um 
conjunto reduzido delas. 
A idéia de construir um robô começou a tomar força no início do século XX com 
a necessidade de aumentar a produtividade industrial e melhorar a qualidade 
dos produtos. Nessa época o robô industrial encontrou suas primeiras 
aplicações, e George Devol pode ser considerado o pai da robótica. 
Devido aos inúmeros recursos que os sistemas de microcomputadores nos 
oferecem, a robótica atravessa uma época de contínuo crescimento, que 
permitirá, em curto espaço de tempo, o desenvolvimento de robôs inteligentes. 
Assim, a ficção do homem antigo se tornará a realidade do homem atual. 
 
 
Robôs 
 
Temos então alguns exemplos de tipos de robôs abaixo: 
 
Manipuladores: são fisicamente ancorados (fixos) a seu local de trabalho, ou 
seja, sua base é presa ao chão ou a um suporte de modo que o robô não se 
desloque pelo ambiente. Pode ser usado numa linha de montagem, num centro 
de operações cirúrgicas, etc. 
• Móveis: podem se deslocar usando rodas, pernas ou mecanismos 
semelhantes. Aplicam-se, por exemplo, a vigilância e operações militares, 
explorações espaciais, linhas de produção, etc. 
• Humanóides: é um robô híbrido, isto é, móvel e equipado com diversos 
manipuladores, cuja estrutura física imita o torso humano. Aplicam-se desde as 
tarefas mais simples até aquelas mais complexas, precisas e arriscadas 
efetuadas por seres humanos; por exemplo: apertar parafusos, resgatar feridos 
em campo de guerra, etc. 
 
Os exemplos apresentados acima são apenas exemplos, sendo que hoje em 
dia, temos tão variados e diversos tipos de robôs, que seria impossível localizá-
los nas três formações acima descritas. 
 
Vamos então explorar um pouco mais o robô Manipulador descrito acima, pois 
ele é o mais utilizado dentro das indústrias. 
 
 
Robótica Industrial 
 
Braço Mecânico 
Consiste em um braço mecânico programável que apresenta algumas 
características antropomórficas (figura abaixo) e um cérebro na forma de um 
computador que controla seus movimentos. O computador guarda em sua 
memória um programa que detalha o curso a ser seguido pelo braço. Quando o 
programa está em funcionamento, o computador envia sinais ativando motores 
que movem o braço e a carga no final dele, mantida sob controle pelo atuador. 
 
 
 
O controle do braço é feito por meio da programação de um computador, que 
deve apresentar as seguintes características: 
 
• Memória para guardar os programas; 
• Conexões para os controladores dos motores; 
• Conexões para a entrada e a saída de dados e para ativar os programas 
operacionais; 
• Unidade de comunicação controlada por um humano. 
Vantagens e Desvantagens da Robótica Industrial 
A automação possibilita grandes incrementos na produtividade do trabalho e 
conseqüentemente, o atendimento das necessidades básicas da população. 
Os equipamentos automatizados aumentam a produção e possibilitam melhora 
na qualidade do produto. A automação possibilita o trabalho ininterrupto, o que 
aumenta a rentabilidade dos investimentos. Dentro desse contexto, podemos 
dizer que a microeletrônica proporciona flexibilidade ao processo de fabricação, 
pois permite que a produção siga as tendências de mercado, fazendo com que 
se evitem estoques de produtos invendáveis. 
 
Principais vantagens 
• Aumento da produtividade. 
• Melhoria e consistência na qualidade final de um produto. 
• Minimização das operações. 
• Menor demanda de contratação de mão-de-obra especializada. 
• Facilidade na programação e no uso de robôs. 
• Operação em ambientes difíceis e perigosos ou em tarefas desagradáveis 
 e repetitivas. 
• Capacidade de trabalho por longos períodos. 
 
Principais desvantagens 
O preço de um robô é determinado por suas dimensões, grau de sofisticação 
e complexidade, exatidão e confiabilidade. 
 Na especificação de sistemas automatizados em que se utilizam dispositivos 
 robóticos, devem-se considerar: 
 – número de funcionários substituídos pelo robô; 
 – número de turnos realizados por dia; 
 – a produtividade comparada a seu custo; 
 – custo de projeto e manutenção; 
 – custo de equipamentos periféricos. 
Principais aplicações dos robôs industriais 
 
Fundamentalmente os robôs industriais apresentam dois grupos de 
 aplicações: 
 – manipulação de materiais diversos; 
 – fabricação. 
Em ambos os casos, eles modificam o ambiente: 
 – ou mudando as peças de lugar; 
 – ou criando um ambiente novo mediante a fabricação. 
Embora não se inclua a montagem de conjuntos mecânicos em tais grupos 
de aplicação, ela constitui o topo do desenvolvimento tecnológico na indústria. 
 
 
Juntas Robóticas 
 
As juntas, também denominadas eixos, são o que permite a um robô se mover 
para várias posições e, assim, executar várias tarefas. O movimento da junta 
de um robô pode ser linear ou rotacional. O número de juntas determina os 
graus de liberdade do robô. 
A maior parte dos robôs possui de três a seis eixos, os quais podem ser 
divididos em duas classes: eixo do corpo e eixo da extremidade do robô. Os 
eixos da base do corpo, que permitem movimentar a ferramenta terminal para 
determinada posição no espaço, são denominados cintura, ombro e cotovelo. 
Os braços robóticos podem ser constituídos por juntas: 
• Deslizantes: permitem o movimento linear entre dois vínculos. 
• Rotativas: sua conexão possibilita movimentos de rotação entre dois vínculos 
unidos por uma dobradiça comum. 
• Bola-e-encaixe: conexão que se comporta como uma combinação de três 
juntas de rotação, permitindo movimentos de rotação em torno dos três eixos. 
 
Juntas deslizantes: robô cartesiano 3P 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Junta rotativa: robô industrial 6R 
 
 
Para movimentos de rotação, já se tem pelo menos três tipos básicosde 
juntas. A junta tipo R tem seu eixo de rotação perpendicular aos eixos dos dois 
elos de conexão. A junta tipo T permite um movimento de torção entre os elos, 
cujo eixo de rotação é paralelo a eles. E a junta tipo V é uma junta revolvente, 
em que um elo se encontra perpendicular ao outro, de modo que o eixo de 
rotação fica paralelo a um dos elos e perpendicular ao outro, permitindo que 
um elo gire em torno do outro como se estivesse em órbita. 
 
 
 
 
Junta do tipo bola-e-encaixe 
 
 
Graus de Liberdade 
O número de articulações em um braço robótico está geralmente associado ao 
número de graus de liberdade. Quando o movimento relativo ocorre em um 
único eixo, a articulação tem um grau de liberdade. Quando o movimento se dá 
em mais de um eixo, a articulação apresenta dois graus de liberdade. A maioria 
dos robôs industriais tem entre quatro e seis graus de liberdade. A título 
comparativo, um ser humano tem sete graus de liberdade do ombro até o 
pulso. 
 
Classificação dos robôs industriais 
Os robôs industriais podem ser classificados de acordo com: 
 – o número de juntas; 
 – o tipo de controle; 
 – o tipo de acionamento; 
 – a geometria. 
As cinco classes ou geometrias principais de um robô (também chamadas de 
sistemas geométricos coordenados) são: 
 – cartesiana; 
 – cilíndrica; 
 – esférica (ou polar); 
 – de revolução (ou articulada); 
 – Scara (Selective Compliant Articulated Robot for Assembly). 
 
 
 
 
 
 
Eixos de um robô cartesiano (prismático-prismático-
prismático,PPP) 
 
 
 
 
 
Eixos de um robô de coordenadas cilíndricas (RPP) 
 
 
 
 
Eixos de um robô de coordenadas polares ou esféricas (RRP) 
 
 
Eixos de um robô de coordenadas de revolução ou articulado 
(RRR) 
 
 
 
 
 
Eixos de um robô Scara (RRP) 
 
 
 
 
 
Comparação da área de trabalho dos tipos de configuração de 
robôs 
 
 
 
 
 
TIPOS DE ÓRGÃO TERMINAL 
O órgão terminal é a peça do robô que realiza o ponto chave de sua atividade. 
Por exemplo, para transportar um objeto, o robô precisa segura-lo. Para tanto, 
seu órgão terminal deve apresentar características construtivas que lhe 
permitam manter o objeto seguro no decorrer de sua movimentação. A parte do 
robô que vai pegar e prender, efetivamente, o objeto é o órgão terminal. 
Há diversos tipos de órgão terminal, cada qual específico para uma aplicação. 
Mas existem duas categorias básicas: garras e ferramentas. 
As garras permitem a fixação de algo na extremidade do robô através de 
“dedos”, articulações, pinças ou qualquer dispositivo do gênero. Já as 
ferramentas, são equipamentos auxiliares que possibilitam a execução de 
trabalhos específicos, como soldagem, pintura, furação, corte, polimento, entre 
outras tarefas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sensores 
 
Um sensor pode ser definido como sendo um transdutor que altera a sua 
característica física interna devido a um fenômeno físico externo — presença 
ou não de luz, som, gás, campo elétrico, campo magnético etc. 
 
Já o transdutor é todo dispositivo que fornece uma resposta de saída, da 
mesma espécie ou diferente, a qual reproduz certas características do sinal de 
entrada a partir de uma relação definida. 
Todos os elementos sensores são denominados transdutores. 
 
Os sensores são utilizados em diversas áreas como: 
Automação industrial: identificação de peças, medição, verificação de 
posição etc. 
Automação bancária e de escritório: leitura de código de barras, tarja 
magnética, identificação de impressão digital. 
Automação veicular: sensores de composição de gases do escapamento, 
sensores de temperatura, sensores de velocidade. 
 
Automação residencial (domótica): sistemas de alarme, sensores para 
controle de temperatura ambiente, sensores de controle de luminosidade, 
sensores de detecção de vazamento de gás, sensores de presença para 
acendimento automático de lâmpadas etc. 
 
Critérios para utilização de sensores 
 
Variáveis de medida 
Sinal analógico: é aquele que assume um determinado valor compreendido 
dentro de uma escala. Entre alguns exemplos podemos citar: o valor da 
pressão indicado em um manômetro, o valor da tensão indicado em um 
voltímetro, o valor da temperatura indicado em um termômetro. 
Sinal digital: é aquele que pode assumir um número finito de valores em uma 
determinada escala. Entre alguns exemplos podemos citar: um relógio digital e 
um contador. 
Sinal binário: é um sinal digital que pode assumir somente dois valores na 
escala: 0 ou 1. 
 
Controle de processos 
No controle de processos discretos, os sensores podem ser utilizados para o 
controle de variáveis lógicas ou booleanas (sinais binários). Os mais 
empregados são os sensores de proximidade, utilizados geralmente para 
detecção de presença de objetos. Eles podem ser mecânicos, ópticos, 
indutivos e capacitivos. 
No controle de processos contínuos, existem diferentes tipos de sensores 
capazes de medir as principais variáveis de controle, que podem ser 
classificadas como Medidas de Deslocamento, Velocidade, Pressão, Vazão e 
Temperatura (sinais analógicos ou binários). 
 
As principais características de um sensor são: 
Linearidade: é o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza 
física. Quanto maior a linearidade, mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo. 
Faixa de atuação: é o intervalo de valores da grandeza em que pode ser 
utilizado o sensor, sem causar sua destruição ou imprecisão na leitura. 
Para uma familiarização com o assunto tratado, são apresentadas a seguir 
algumas expressões utilizadas industrialmente para a especificação de 
sensores: 
Acurácia: razão entre o valor real e o valor medido pelo sensor. 
Resolução: grandeza relacionada ao grau de precisão de leitura do sensor. 
Repetibilidade: variação dos valores lidos quando uma mesma quantidade é 
medida várias vezes. 
Faixa de operação: Limites superiores e inferiores da variável a ser lida pelo 
sensor. 
Sensibilidade e linearidade: índice associado à acurácia, resolução, 
repetibilidade e range. 
A especificação de sensores industriais para utilização em processos 
automatizados deve basear-se no grau e na classe de proteção estabelecida 
em normas de proteção internacional. 
Elas são indicadas por um símbolo composto de duas letras – IP, de 
“International Protection” – acrescido de dois dígitos que definem 
respectivamente o grau e a classe de proteção (veja as tabelas abaixo). Por 
exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sensores utilizados como transdutores 
 
Elementos de comando e sinalização no contexto da automação são 
considerados como sensores (por exemplo, entradas dos controladores 
programáveis industriais). 
 
Elementos de comando: 
• Botão (chaves mecânicas) 
• Botão inversor ou comutador 
• Interruptor com trava 
• Chaves de fim de curso ou limit switch 
 
Elementos de sinalização: 
 • Lâmpada 
 • Buzina 
 • Cigarra 
Os principais tipos de sensores utilizados industrialmente são: 
Proximidade: mecânicos, ópticos, indutivos e capacitivos. 
Posição e velocidade: potenciômetros, LVDT, encoders absolutos e relativos 
e tacogeradores. 
Força e pressão: células extensométricas (strain gauge). 
Temperatura: analógicos (termopares). 
Vibração e aceleração: acelerômetros. 
 
 
Sensores de proximidade 
 
Os sensores de proximidade, normalmente digitais (on/off),são largamente 
utilizados em processos automatizados para detecção da presença ou 
ausência de um objeto. 
Os mais empregados na automação de máquinas e equipamentos industriais 
são do tipo: chaves mecânicas de final de curso, capacitivos, indutivos, ópticos, 
magnéticos e ultra-sônicos, os quais estão descritos a seguir: 
 
 
1. Chaves de fim de curso 
As chaves de fim de curso, como o próprio nome sugere, são aplicadas para 
detectar o fim do movimento de um mecanismo (como, por exemplo, uma junta 
robótica). 
 
2. Sensores de proximidade ópticos 
 
Princípio de funcionamento: baseado num circuito oscilador que gera uma 
onda convertida em luz pelo emissor. Quando um objeto é aproximado do 
sensor óptico, este objeto reflete a luz do emissor para o receptor. Um circuito 
eletrônico identifica essa variação e emite um sinal que poderá ser utilizado 
para inspeção e controle. 
 
Elementos: 
Emissor - pode ser um LED (Diodo Emissor de Luz) ou uma lâmpada. 
Receptor - é um componente fotossensível (sensível à luz) como fototransistor, 
fotodiodo, ou LDRs (resistores variáveis pela luz). 
 
Principais características 
• Não requerem contato mecânico para sensoriamento. 
• Não apresentam partes móveis. 
• Apresentam pequenas dimensões. 
• Apresentam chaveamento seguro. 
• São insensíveis a vibrações e choques. 
• Apresentam muitas configurações disponíveis. 
• Requerem sempre alinhamento. 
• Podem ser blindados para serem usados em ambientes com alto grau de 
 luminosidade (setores de soldagem, por exemplo). 
• Normalmente exigem limpeza e isolamento de pó e umidade. 
 
Esses sensores são capazes de detectar diferentes tipos de objetos. Existem 
três formas de um sensor ótico operar: 
 
1) Reflexão: a luz é refletida no objeto e o sensor é acionado. Neste caso os 
objetos devem ser transparentes ou escuros. 
2) Barreira: o objeto bloqueia a passagem da luz, e a saída do sensor é 
comutada. 
3) Emissor-receptor: nesse modo, o emissor e o receptor estão montados 
separadamente, e, quando o raio de luz é interrompido por um objeto colocado 
entre os dois, cessando a propagação da luz entre eles, o sinal de saída do 
sensor é comutado e enviado ao circuito elétrico de comando. 
 
Ainda falando das características dos sensores, temos modelos algumas 
variações: 
• Vários modelos: alimentação 12-30 VDC, 24-240 VAC. 
• Sinal de saída: TTL 5 v, relé de estado sólido etc. 
• Detecção de aproximação de objetos, desde que não sejam transparentes. 
• Distância de detecção variável, função da luminosidade do ambiente. 
• Normalmente construídos em dois corpos distintos (emissor e receptor de 
 luz). 
 
3. Sensores de proximidade ultra-sônicos 
 
O princípio de funcionamento é semelhante ao princípio de funcionamento de 
um sonar utilizado em navios. 
 
Um sinal sonoro é emitido em uma determinada direção na água; as ondas 
sonoras caminham pela água até encontrar um obstáculo; este obstáculo 
reflete as ondas sonoras; quando os sensores do navio recebem o eco do sinal 
que foi transmitido, mede-se o tempo gasto entre a emissão e o retorno. 
Funciona a partir da emissão de som em alta freqüência, inaudível ao ser 
humano. O tempo de propagação é diretamente proporcional à distância do 
obstáculo a ser identificado. 
 
Principais características dos Sensores ultra-sônicos 
 
• Constituídos de cristais, como o quartzo, que possuem como característica 
importante o efeito piezoelétrico, ou seja, quando aplicamos uma força de 
tração ou compressão no cristal, aparecerá uma tensão proporcional à força 
aplicada (conversão de força em tensão). 
• Quando se aplica uma tensão no cristal, ele se comprime ou expande 
automaticamente. Conseqüentemente, se aplicarmos uma tensão alternada 
em um cristal, ele irá vibrar na mesma freqüência da tensão aplicada 
(conversão de tensão em movimento). 
• O sensor ultra-sônico aplica uma tensão alternada em alta freqüência no 
cristal, fazendo-o vibrar e assim emitir um som em alta freqüência(conversão 
de tensão em movimento). Depois, o circuito do sensor passa a ler a tensão no 
cristal para receber o eco do sinal que foi emitido (conversão de força ou 
movimento em tensão). 
• Geralmente utilizados como sensores de proximidade. 
• Utilizam pulsos sonoros no sensoriamento. Medem amplitude e tempo do 
 deslocamento do pulso sonoro de um obstáculo até o receptor em um 
determinado meio. 
• Trabalham na faixa de freqüência entre 40 KHz e 2 MHz, podendo fornecer 
 diretamente uma grande faixa de informações. 
• Podem apresentar problemas de funcionamento em ambientes que 
contenham altos índices de “ruídos”. Entretanto, podem ser utilizados em 
ambientes que apresentam umidade e pó. 
• Existem sensores ultra-sônicos digitais ou analógicos, que emitem sinal em 
 função da distância do objeto. 
• São capazes de detectar qualquer tipo de material, com exceção daqueles 
que absorvem o som. 
 
 
4. Sensores indutivos 
Os sensores indutivos apresentam o princípio de funcionamento semelhante ao 
de um indutor. Quando o campo magnético é: 
Mais fraco (o núcleo não está totalmente dentro do indutor): a impedância 
(resistência) do indutor é menor, portanto, a tensão no resistor é maior. 
Mais forte (o núcleo está dentro do indutor): a impedância (resistência) do 
indutor é maior, conseqüentemente a tensão no resistor é menor. 
Num sensor indutivo, o material dielétrico é o ar/vácuo, cuja constante é igual 
a 1. Portanto, o valor da capacitância é considerado muito baixo. 
O núcleo do sensor indutivo é aberto => denominado “entreferro”. 
 
Princípio de funcionamento: O campo magnético tem que passar pelo ar. Ao 
ligarmos o indutor a um circuito RL trabalhando em corrente alternada (CA), 
poderemos verificar a variação de tensão do resistor de acordo com a distância 
da peça. 
Vejamos o exemplo abaixo: 
 
 
Podemos alterar a impedância (resistência) oferecida pelo indutor alterando o 
valor do indutor. Para alterar o valor do indutor podemos alterar a posição do 
núcleo do indutor. 
 
 
Exemplos de utilização de sensores indutivos 
 
Exemplo de aplicação 
• Detecção de funções abertura/fechamento 
• Detecção de um atuador semi-rotativo 
• Detecção de pallets num esteira 
• Detecção de fim de curso de cilindros 
 
 
5. Sensores capacitivos 
 
Estes sensores apresentam o princípio de funcionamento semelhante ao de um 
capacitor, que é um componente eletrônico capaz de armazenar cargas 
elétricas. O material dielétrico é o ar, que possui constante dielétrica igual a 1 – 
portanto, o valor da capacitância é muito baixo. 
Quando algum objeto que possui constante dielétrica maior que 1 é 
aproximado do sensor capacitivo, o campo magnético gerado pela atração 
entre as cargas passa por este objeto, e a capacitância aumenta. O circuito de 
controle, então, detecta essa variação e processa a presença desse objeto. 
Portanto, este sensor se baseia na medida da variação da capacitância. E é 
usado para detectar presença, medir distância, aceleração, umidade etc. 
 
 
 
 
 
Vejamos alguns valores de constante dielétrica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vejamos o exemplo abaixo: 
 
 
 
• O valor da corrente é proporcional ao sinal de tensão gerado pelo 
 gerador CA. 
• Quanto maior for a freqüência do gerador, menor será a impedância 
 (resistência) oferecida pelo capacitor. 
• Se variarmos o valor da capacitância, a tensão no resistor (R) também 
 variará. Esse é o princípio de funcionamento do sensor capacitivo. 
 
 
Sensores para medida de posição e velocidade 
 
São requeridos em sistemas de controle realimentados de posição e 
velocidade. Podem ser classificadoscomo: 
Sensores para medida de posição 
 - potenciômetros 
 - LVDT 
 - encoders 
Sensores para medida de velocidade 
 - tacômetros 
 
 
 
 
1. Tipos de potenciômetro 
Wirewound (rolo de arame): Composto por um contato que desliza ao longo 
de rolo de arame de nicromo. Apresenta como vantagem o baixo custo e como 
desvantagem possíveis falhas de leitura e sensibilidade excessiva a variações 
de temperatura. 
Cermet (cerâmica condutiva): Composto por um contato que desliza sobre 
trilha de cerâmica condutiva, apresentando vantagens em relação aos 
wirewound. 
Filme de plástico: Apresenta alta resolução, longa vida e boa estabilidade de 
temperatura. 
 
Temos também um tipo de potenciômetro que é o de Precisão. Suas principais 
características são: 
• Fornecem um sinal analógico para controle. 
• Fornecem uma informação de posição absoluta. 
• Apresentam baixo custo. 
• Podem apresentar alterações de temperatura e variação no uso. 
• Não podem ser utilizados em ambientes com umidade ou poeira. 
 
2. LVDT (Linear Variable Diferential Transformer) – Sensor de 
Deslocamento Linear 
 
Existe uma grande variedade de sensores eletromagnéticos que trabalham 
com relutância variável. Os mais utilizados são transformadores lineares, 
transformadores rotativos, potenciômetros indutivos e transdutores conhecidos 
como microsyn. Como principais utilizações temos: giroscópios de aviões e 
navios, acelerômetros e transdutores diversos, especialmente os transdutores 
de pressão. 
O LVDT consiste de um núcleo magnético que se move no interior de um 
cilindro. A carcaça do cilindro contém um núcleo primário que pode se mover 
em função de um sinal de freqüência (tensão elétrica). 
 
A carcaça contém dois cilindros secundários que detectam a freqüência na 
tensão com uma magnitude igual ao deslocamento, tornando esse tipo de 
sensor muito preciso. Em suma, o LVDT produz uma saída elétrica 
proporcional ao deslocamento linear de um núcleo. 
 
Temos abaixo um exemplo do transformador linear: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Encoders 
 
O uso de sensores permite que o robô obtenha informações sobre o próprio 
comportamento e sobre seu ambiente de atuação. 
Os sensores podem ser agrupados em duas categorias principais: 
 – internos ou proprioceptivos; 
 – externos ou exteroceptivos. 
A maior parte dos robôs utilizados é do tipo convencional, que necessita 
unicamente de sensores internos; esses sensores podem ser: 
– Codificadores ópticos (encoders) do tipo incremental ou absoluto, síncronos, 
resolvers, potenciômetros multivoltas, tacômetros etc. 
Os codificadores ópticos incrementais estão entre os sensores mais usados. 
São sensores digitais comumente utilizados para fornecer a realimentação de 
posição em atuadores. São compostos por discos de vidro ou plástico que 
gram entre uma fonte de luz (LED) e um par de fotodetectores. Assim, o disco 
é codificado com setores alternados de transparência e opacidade, gerando 
pulsos de luz e escuridão quando na rotação do disco. 
Podem ser classificados como incrementais e absolutos. Vejamos o princípio 
de funcionamento na figura abaixo : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E a forma de onda gerada na saída é: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Tacômetros 
Esses dispositivos operam como um elemento diferenciador, pois a sua saída 
(tensão elétrica) é igual à derivada no tempo da entrada (variação angular). 
Normalmente são utilizados nas seguintes aplicações: 
 
a) elemento de controle e/ou medida de velocidade angular; 
 b) diferenciador ou integrador; 
 c) elemento estabilizador de posição, numa realimentação denominada 
 tacométrica. 
 
Com o baixo custo atual dos encoders incrementais, que fornecem informações 
digitais, os sensores tacométricos são cada vez menos utilizados em 
aplicações industriais, sendo indicados ainda: 
 a) devido à facilidade de serem utilizados diretamente em malha de 
 controle analógica utilizando amplificadores operacionais (baixo custo); 
 b) pelo fato de poderem ser incorporados diretamente no eixo do motor, 
 obedecendo ao mesmo príncipio de funcionamento de um motor girando 
 em reverso. 
 
 
Sensores para medição de força e pressão 
 
Normalmente, a medição industrial de grandezas de força e pressão é 
realizada de modo indireto a partir do desenvolvimento de um mecanismo de 
medida da deflexão de uma superfície. Dentre eles, podemos citar: 
1. arranjo físico para utilização de LVDT; 
2. utilização de ponte de extensômetros em superfície metálica que altere 
 a resistência quando deformada; 
3. utilização de materiais piezoelétricos que geram variação de corrente 
quando deformados. 
 
 
Pontes extensométricas (Strain Gauge) 
 
O strain gauge é um transdutor de força que converte a força aplicada de 
tensão ou torção em valores de resistência elétrica dados em ohm. 
Princípio de funcionamento: variação da resistência elétrica causada pela 
variação de seu comprimento, o que causa um aumento ou diminuição de sua 
área, de maneira que esta afeta a estrutura metálica do componente e faz com 
que haja uma variação proporcional em sua resistência elétrica. 
Sensor destinado a medir microdeformações em materiais sólidos em geral, 
tais como metais, plásticos, vidros, cerâmicas, concretos etc. 
 O strain gauge é um transdutor que converte força em resistência elétrica. 
 
 
Sensores para medida de aceleração 
 
A variável de aceleração normalmente é medida pela força exercida por uma 
massa sísmica mediante: 
• distorção do cristal piezo (pressão); 
• movimento de uma viga; 
• deformação de uma massa; 
• acelerômetros para a medida de vibração. 
 
Acionamento e controle de robôs 
 
Os eixos de um robô são acionados por atuadores, que podem ser: hidráulicos, 
pneumáticos e elétricos. 
O controle dos atuadores dos robôs em geral é efetuado mediante o uso 
de dois métodos: 
 – servocontrolado; 
 – não servocontrolado. 
Os robôs não servocontrolados utilizam chaves mecânicas no final do curso de 
cada junta. O posicionamento de cada eixo é controlado por paradas 
mecânicas ajustáveis, e não pelo controlador. 
Os robôs servocontrolados utilizam sensores internos e, assim, podem 
conhecer a posição inicial na qual se encontra cada eixo. 
 
Tipos de acionamento de um braço robótico 
 
Os drivers de acionamento de braços robóticos estão classificados 
genericamente: 
 – pela forma de movimento, como drivers de rotação e de deslizamento; 
 – pela forma de acionamento, como drivers elétrico, hidráulico e pneumático; 
 – pela forma de conexão, como drivers direto e indireto. 
O sistema de acionamento de um braço robótico pode ser classificado, 
segundo a forma de movimento, em: 
 – Driver de rotação: consiste em um motor que provoca no eixo uma resposta 
em forma de movimento de rotação. 
 – Driver deslizante: consiste em um cilindro hidráulico ou pneumático. 
 
Formas de acionamento de um braço robótico 
 
O sistema de acionamento pode ser classificado em: 
 – Elétrico: utiliza motores elétricos que podem ser de corrente contínua, 
 de passo e de corrente alternada. 
 – Hidráulico: utiliza uma unidade hidráulica composta de um motor 
de movimento rotativo e de um cilindro para a realização de movimentos 
deslizantes. Essa unidade provoca movimentos em pistões que comprimem o 
óleo. O controle é feito por válvulas que regulam a pressão do óleo nas duas 
partes do cilindro. 
 – Pneumático: é composto de motores pneumáticos de movimento rotativo e 
cilindros pneumáticos de movimento deslizante. 
 
Vemos a seguir o exemplo de um sistema de acionamento elétrico de umajunta robótica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abaixo, temos um quadro comparativo das formas de acionamento elétrico, 
hidráulico e pneumático 
 
 
 
 
 
 
Dispositivos Mecânicos 
 
Mecânica – Conceitos Fundamentais 
 
A Mecânica pode ser definida como o estudo das forças e os efeitos que essas 
forças produzem. 
Força pode ser definida como toda causa capaz de mudar o estado de repouso 
ou movimento de um corpo(é capaz de realizar trabalho). 
A grandeza força designa-se pela letra F, cuja unidade é expressa em newton 
(N). 
 
Como efeitos das forças, podemos citar: 
• deformação da matéria 
• alteração do estado de um corpo 
• deslocamento de um corpo 
• redução dos efeitos de gravidade, etc 
 
Trabalho pode ser definido como o produto da força que se exerce no corpo 
pela distância que o corpo percorre na direção e sentido da força. 
T = F . d 
 
Potência pode ser definida como o trabalho produzido por unidade de tempo. 
Representa-se por P e sua unidade de medida é o watt (W). 
 
Movimento é a variação de posição espacial de um objeto ou ponto material no 
decorrer do tempo. 
 
 
Como exemplos de tipos de movimento podemos citar: 
• movimento de queda livre 
 resultante da força da gravidade terrestre 
• movimento circular 
 realizado em torno de um eixo 
• movimento retilíneo 
 trajetória em linha reta (constante ou variável) 
• movimento periódico 
 repete identicamente em intervalos de tempo iguais 
 
Os dispositivos mecânicos permitem a união de partes, transmitem 
movimentos, transforma forças, alteram velocidades, entre outras aplicações. 
Os operadores mecânicos criam condições de trabalho com menor esforço. 
Temos então, maquinas simples criadas pelo homem como a alavanca, a roda, 
o plano inclinado, etc., que ainda hoje são operadores essenciais à mecânica. 
Veremos na seqüência alguns dispositivos mecânicos. 
A Alavanca é uma barra de um material sólido e rígido que gira em torno de 
um ponto de apoio designado por fulcro ou eixo de rotação. 
 
Temos como elementos de uma alavanca: 
⇒ ponto de apoio (PA); 
⇒ força motriz ou potência (P); 
 ⇒⇒⇒⇒ força resistente ou resistência (R); 
⇒ braço de potência (BP): 
 distância entre a força motriz (P) e o ponto de apoio; 
⇒ braço de resistência (BR): 
 distância entre a força resistente (R) e o ponto de apoio. 
 
 
Temos então tres tipos de alavanca descritos a seguir: 
 
ALAVANCA Interfixa: 
ponto de apoio entre a potência e a resistência 
 
 
 
 
 
ALAVANCA inter-resistente: 
resistência exercida entre o ponto de apoio e a potência 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALAVANCA inter-potente: 
potência exercida entre o ponto de apoio e a resistência 
 
 
 
 
 
A Roda é um dispositivo mecânico, onde o fator importante para determinar a 
transmissão de força e velocidade é a relação entre o diâmetro da borda e o 
diâmetro do eixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Roldana é uma roda que na borda tem um sulco onde se encaixa uma corda ou 
um cabo e gira em redor do seu eixo ao centro. 
Podem ser aplicadas como Fixas ou Móveis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Polia é um mecanismo de transmissão fixos a um eixo, que produz movimento 
transmitido por correias. Mantêm a velocidade (rpm) se tiverem diâmetros 
iguais, e velocidade diferente se tiverem diâmetros diferentes. 
Temos então dois tipos, a polia motora ou motriz, a qual é a propulsora e a 
poliva movida, a qual é a induzida ao movimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Engrenagens são rodas dentadas que se encaixam umas nas outras, 
transmitindo movimento 
São fixas a eixos e transmitem movimento de rotação: 
2 engrenagens = sentido inverso 
3 engrenagens = mesmo sentido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de Engrenagem 
A razão entre o número de dentes nas rodas é diretamente proporcional à 
razão de torque e é inversamente proporcional à razão das velocidades de 
rotação. Vejamos o exemplo abaixo: 
Se a coroa (a roda maior) tem o dobro de dentes do pinhão, o torque da 
engrenagem é duas vezes maior que o do pinhão, ao passo que a velocidade 
deste é duas vezes maior que a da coroa. 
Em um par de engrenagens no qual: 
– z1 = número de dentes da engrenagem 1 
– z2 = número de dentes da engrenagem 2 
– n1 = número de rotações por minuto da engrenagem 1 (rpm) 
– n2 = número de rotações por minuto da engrenagem 2 (rpm) 
 
 
 
 
 
Rolamentos podem ser definidos como Mancais com baixíssima resistência de 
atrito. Este atrito é diminuído por uma ou duas carreiras de esferas ou de rolos 
que podem ser fixos ou auto-compensadores preparados para suportar cargas 
radiais e axiais. 
A grosso modo, a força radial é a que se estende ou se move de um ponto 
central para fora e a força axial é a que se estende ou dissipa através de um 
eixo central. Dependendo de onde os rolamentos são usados, talvez tenham 
cargas radiais, axiais ou uma combinação de ambas. 
 
Os rolamentos em um motor elétrico e em polias como a da figura abaixo 
enfrentam apenas carga radial. Neste caso, a maior parte da carga decorre da 
tensão na correia conectando as duas polias. 
 
 
 
 
 
O rolamento abaixo é do tipo usado em bancos de bar. Ele suporta 
apenas cargas axiais, e toda a carga decorre do peso da pessoa 
sentada no banco. 
 
 
Temos como tipos de rolamentos: 
• Rolamentos rígidos de esferas 
• Rolamentos auto-compensadores de esferas 
• Rolamentos de esferas de contato angular 
• Rolamentos axiais de esferas 
• Rolamentos de agulhas 
• Rolamentos axiais de agulhas 
• Rolamentos de rolos cilíndricos 
• Rolamentos auto-compensadores de rolos 
• Rolamentos de rolos cônicos 
 
Para a seleção de rolamentos, algumas Informações são importantes para 
determinar o tipo e tamanho do rolamento, tais como : 
• Tipo de carga do rolamento (estático ou dinâmico) 
• Medidas disponíveis do eixo e da caixa 
• Conseqüências de aquecimento e dilatação 
 
Com relação à carga, temos a carga estática, onde a força atua em baixa 
rotação ou pequenas oscilações, e a carga dinâmica, onde a força atua em 
rotação normal. Os rolamentos têm um tempo de vida útil, o qual pode ser 
determinado consultando-se dados do manual do fabricante do rolamento, e 
utilizando-se do valor do peso que irá ser exercido sobre o mesmo. 
 
 
Transmissão e Transformação de movimentos 
 
Nem sem sempre um dispositivo mecânico produz diretamente o tipo de 
movimento requerido. Pode nem estar diretamente acoplado ao mecanismo 
final que será colocado em movimento. 
 
Transmissão de movimento pode ser entendido como a passagem de 
movimento de um determinado órgão da máquina para outro da mesma 
máquina ou conjunto de mecanismo. Pode haver ou não alteração na 
velocidade. 
E transformação de movimento é quando o movimento sofre alterações 
através do mecanismo de transmissão. Vejamos o exemplo abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Programação de Robôs Industriais 
 
Como fazer um robô realizar tarefas, determinar onde a máquina deve ir e 
como indicar uma trajetória? 
A utilização de robôs no processo produtivo exige flexibilidade de uso, o que 
requer procedimentos sistemáticos para alterar a programação sem 
interromper o ciclo produtivo. Uma das principais vantagens na utilização de 
robôs é sua flexibilidade efetiva de programação e capacidade de realizar 
tarefas, na sua habilidade para se adaptar a novas linhas de produção 
automatizadae sua grande faixa de movimentos. 
Com o intuito de melhor utilizarmos os recursos desses dispositivos num 
processo automatizado, torna-se quase estritamente necessário à formação de 
profissionais na área de robótica o conhecimento dos procedimentos 
metodológicos que permitem a programação das tareafas a serem executadas 
pelos robôs, por meio de processos de aprendizagem conhecidos como 
programação on-line e programação off-line. 
Cada vez mais utilizada como ferramenta de concepção de sistemas 
automatizados e de programação de robôs, a programação off-line aumenta a 
flexibilidade e a habilidade de utilização destes, com uma variedade ilimitada 
de cenários e movimentos. Podemos definir programação off-line como os 
processos mediante os quais são realizadas as programações de robôs em 
ambientes de operação complexos, sem a necessidade dos dispositivos 
automatizados e do próprio robô. 
Os robôs industriais são equipamentos multifuncionais reprogramáveis com 
grande flexibilidade de operação. Atualmente, a programação de tarefas é 
realizada por meio de uma “caixa de aprendizagem”, que é utilizada para 
conduzir o robô pelas posições críticas do ciclo de operação. Esse tipo de 
programação de tarefas apresenta alguns inconvenientes, por exemplo: utiliza 
o robô no período de programação e não permite um controle mais preciso 
sobre a trajetória da garra ou da ferramenta. 
A programação de tarefas off-line não apresenta tais inconvenientes por ser 
realizada em computadores, necessitando apenas de um modelo matemático. 
Esse modelo contém informções sobre a cinemática e a dinâmica do robô. 
Normalmente a programação de tarefas de robôs é realizada no espaço das 
juntas, sem a necessidade de um modelo geométrico, e a trajetória angular 
determinada pelos transdutores de posição serve como referência para o 
controlador de cada junta robótica. Vide figura a seguir: 
 
 
 
 
Entretanto, a realização de algumas tarefas relacionadas a um sistema de 
referência colocado na ferramenta (espaço cartesiano) exige o conhecimento 
completo do modelo geométrico e torna necessária a transformação de 
coordenadas, tendo em vista que o sinal de referência correspondente à 
trajetória, necessário para o controle das juntas, deve ser angular. 
Num robô industrial, os diferentes graus de liberdade podem ser associados a 
diversos sistemas de coordenadas: cada um corresponde a um grau de 
liberdade e serve para descrever o movimento do grau de liberdade a ele 
associado. 
O modelo geométrico é aquele que expressa a posição e a orientação da garra 
em relação a um sistema de coordenadas fixo à base do robô em função de 
suas coordenadas generalizadas (angulares,no caso de juntas rotacionais). 
Essa relação pode ser expressa matematicamente por uma matriz, 
denominada matriz de passagem homogênea do robô, que relaciona o sistema 
de coordenadas da base com o sistema de coordenadas do último elemento. 
 
 
 
 
 
 
Vejamos uma figura que representa o sistema de coordenadas: 
 
 
 
 
 
 
Métodos de Programação 
 
Programar significa estabelecer uma seqüência de operações a serem 
executadas pelo robô. A programação das tarefas pode ser realizada por: 
 
 Programação por Aprendizagem (On-Line) 
 Linguagem de Programação de computadores (Off-Line) 
 
Dentro da programação por aprendizagem, temos: 
 
Aprendizagem Direta: 
Operador guia fisicamente o robô por seu órgão terminal. Enquanto isso, os 
sensores de posição de cada junta são utilizados para memorizar os pontos 
importantes da tarefa a ser executada. 
Aprendizagem Por Simulação Física: 
Operador guia um simulador físico que tem geometria e sensores idênticos aos 
do robô original. Uma vez memorizada a tarefa, esta é transferida para o 
sistema de controle do robô. 
 
Aprendizagem Por Telecomando: 
Um dispositivo de telecomando (Teach-in-Pendant) é utilizado para mover cada 
junta do robô isoladamente ou fornecer a posição e a orientação da garra. 
 
Podemos ver abaixo uma figura que representa o que foi dito: 
 
 
 
 
 
 
A programação que utiliza linguagens pode ser considerada o processo pelo 
qual os programas são desenvolvidos sem a necessidade do robô 
propriamente dito, mas por meio da utilização de uma linguagem de 
programação de computador. 
 
 
 
Vantagens da utilização de Programação por Linguagens 
• Redução tempo em que o robô fica fora linha produção 
• Ausência necessidade estar ambiente trabalho 
• Integração Sistemas CAD-CAM 
• Simplificação Programas 
• Segurança na geração de trajetórias (colisão) 
 
 
Níveis de Programação 
 
As linguagens de programação de robôs podem ser classificadas de acordo 
com os seguintes níveis: 
• Nível de Junta 
• Nível de Manipulador 
• Nível de Objeto 
• Nível de Objetivo 
 
Nível de junta 
As linguagens classificadas nesse nível requerem a programação individual de 
cada junta do robô para que dada posição seja alcançada. 
 
Nível de manipulador 
Nesse nível é necessário apenas fornecer a posição e a orientação do órgão 
terminal e o sistema se encarrega de obter, pelo modelo geométrico inverso do 
robô, as posições de cada junta. 
 
 
 
Nível de objeto 
Nesse nível são necessárias apenas as especificações relativas ao 
posicionamento de objetos no interior do volume de trabalho do robô; desse 
modo, é preciso haver um modelo matemático que represente o ambiente de 
trabalho no qual o robô se encontra. 
 
Nível de objetivo 
Nível em que a tarefa não é realmente descrita, mas definida, como, por 
exemplo: “Montar as peças A, B e C”. Nesse caso é necessário, além do 
conhecimento do modelo do ambiente, um conjunto de dados relativos àquela 
determinada tarefa. 
 
Para melhorar a performance de um programa, diminuir seu tempo de 
implementação e validação, o usuário deve procurar seguir alguns 
procedimentos básicos antes de iniciar a implementação de um programa num 
robô industrial. São eles: 
 
Planejamento do programa 
Conhecer o processo a ser automatizado; conhecer as variáveis de controle; 
saber a seqüência lógica do processo; ter como meta garantir a segurança; 
definir nomes, rotinas e I/O. 
 
Verificação do sincronismo das juntas 
Os contadores das informações provenientes dos encoders (ou resolvers, no 
caso de interrupção de energia ou de desconexão do robô) devem ser zerados, 
com o robô posicionado nas marcas de calibração. 
 
Criação, definição e ativação do TCP da ferramenta 
A calibração da ferramenta terminal (TCP) informa ao sistema de controle do 
robô as características principais da ferramenta (massa, dimensão, etc.), para 
que o sistema de controle possa calcular a melhor performance do robô. 
 
 
Aspectos relacionados à segurança 
 
Durante o método de aprendizagem direto, o programador se encontra dentro 
da região de trabalho do robô, com risco de acidente, necessitando, assim, de 
dispositivos de segurança. Os seguintes procedimentos deverão ser 
considerados para garantir aspectos relacionados à segurança: 
 
1. Usar o bom senso e respeitar a área de trabalho. 
2. Utilizar travas de segurança (com sensores nas entradas I/O, tais como 
porta com sensor, cortina de luz, tapete com sensor e sensor de 
presença. 
3. Durante a aprendizagem na criação de pontos, trabalhar sempre com a 
velocidade reduzida (< 250nS). 
4. Utilizar a chave de três posições (off/on/off), que energiza os motores 
no modo manual. 
5. Lembrar que normalmente a chave de emergência (stop mecânico) fica 
em vermelho, ao lado da unidade de programação e no gabinete 
controlador do robô, e que a chave de parada (stop), manipulada por 
software, permite uma parada suave do robô. 
 
 
Temos, portanto, segundo a definição de ProgramaçãoOff-Line, a necessidade 
do modelo do robô num ambiente de trabalho para proceder à sua 
programação, e na Programação On-Line, a programação do sistema ocorre in 
loco com acesso ao robô e a equipamentos, bem como aos dispositivos de 
fixação e peças. 
 
 
 
 
 
 
TIPOS DE LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO 
 
• Linguagens tipo Basic 
• Linguagens tipo Pascal 
• Linguagens tipo C 
• Linguagens tipo Lisp 
• Linguagens tipo Forth 
• Linguagens orientadas a objetos 
 
 
LINGUAGEM TIPO - BASIC 
• Algoritmos simples e lineares 
• Sem compilação em módulos separados 
• Sem abstração de dados ou algoritmos 
• Existência de apenas dados pré-definidos 
 onde as sub-rotinas não utilizam passagens de argumentos 
• Linhas de código sintaticamente independentes 
• Simples interpretação 
 
LINGUAGEM TIPO - PASCAL 
• Programação estruturada 
• Funções e procedimentos podem ter argumentos 
• Variáveis podem ser globais ou locais 
• Programação pode ser modular 
• Passagem de parâmetros deve ser feita por pilha de dados da esquerda 
para direita 
 
LINGUAGEM TIPO - C 
• Possibilidade de declaração de variáveis na abertura de qualquer bloco 
• Capacidade de utilização de matrizes e ponteiros de forma mal definida 
 
LINGUAGEM TIPO - LISP 
• Habilidade de trabalhar com listas encadeadas 
• Intercambialidade de dados e programas 
• Requer um acurado gerenciamento de memória 
 
LINGUAGEM TIPO – FORTH 
• Utiliza basicamente operações de pilha 
• Semelhança estrutural 
• Ressalvas quanto à implementação de múltiplas pilhas 
 
LINGUAGENS ORIENTADAS A OBJETO 
• Não tem grande utilidade aplicada na robótica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de software 
 
Software de usuário 
 Escrito pelo operador para realizar cada tarefa 
 (conjunto de pontos e operações da ferramenta) 
 
 Software de controlador 
 Escrito pelo fabricante e embarcado no robô 
 Traduz os comandos do usuário para operações adequadas ao controlador 
 
 
Temos abaixo uma tabela com alguns exemplos de fabricantes e suas 
respectivas linguagens de programação: